一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114320281A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111652077.3(22)申请日2021.12.30(71)申请人大庆随钻科技有限公司地址163000黑龙江省大庆市让胡路区广厦小区三期C-15-商服13(72)发明人刘江孙天印(74)专利代理机构大庆禹奥专利事务所23208代理人杨立芹(51)Int.Cl.E21B47/13(2012.01)E21B47/02(2012.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置(57)摘要本发明涉及水平井钻井方位检测领域，具体涉及一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，所述的装置在钻柱周围有四个功能槽，包括传感器，数据采集，数据处理控制电路和电池组槽。传感器槽内包含作为电磁波电阻率的电源发射天线和用于无线通信的发射天线，两个低功耗点源聚焦天线接收天线，在发射接收天线中间是伽马计数管；数据采集槽包含电阻率发射和接收电路和伽马计数管高压电路；数据处理控制电路槽包含主MCU、井斜、工具面测量、三维振动测量、转速测量和无线短传电路；电池组槽包含两组高温电池组。此发明解决了常规LWD功耗大，井下连续工作时间短且测点滞后钻头较远，薄层砂岩钻遇率低的问题。不仅延长了井下连续工作时间，而且提高了砂岩钻遇率，减少不必要的钻进进程，提高采收率，降低成本，实现油田的增CN114320281A产。CN114320281A权利要求书1/2页1.一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是，包括钻铤短节、传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和电源模块。所述钻铤短节四周设置四个功能槽面，分别用于安装传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和电源模块；所述传感器模块安装槽与所述采集模块安装槽之间设有电缆通道；所述近钻头短节设有MEMS加速度和磁阻传感器，用于钻铤井斜、工具面、转速检测；所述近钻头测量短节前端连接钻头，后端连接动力钻具。2.根据权利要求1所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是，所述的传感器模块包括方位电阻率和方位伽马装置，所述方位电阻率用来测量地层电阻率，所述方位伽马管用于测量地层岩性。所述方位电阻率测量装置由电阻率的发射天线(1)和用于无线通信的发射天线(1)，两个低功耗点源聚焦天线接收天线(3)和伽马计数管(3)构成。所述传感器模块功能槽上开设四个安装槽，分别用于安装电源发射天线(1)和用于无线通信的发射天线(1)、G‑M伽马计数管(2)、点源聚焦近接收天线(3)和点源聚焦远接收天线(3)。其中，点源聚焦接收天线(3)与点源聚焦发射天线(1)分别位于G‑M伽马管(2)两侧，点源聚焦发射天线(1)位于钻铤短节最上端，点源聚焦远接收天线(3)位于钻铤短节最下端，远接收天线(3)与发射天线间距为40cm，点源聚焦近接收天线(3)与点源聚焦远发射天线(1)间距5cm。3.根据权利要求2所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是：所述有缆通道通过控制电路的微处理器控制发射天线的发射频率和功率选择。所述数据采集模块包含电阻率发射和接收电路和伽马计数管高压电路。电阻率发射电路与点源聚焦发射天线(1)组成电阻率发射模块；电阻率接收电路与点源聚焦接收天线(3)组成电阻率接收模块；伽马计数管高压电路与G‑M计数管组成伽马探测模块。电磁波发射电路使用晶体振荡器，输出2MHz正弦波信号；电阻率接收电路使用双通道高频放大器接收发射电路的信号；伽马计数管高压电路采用900V方波脉冲电压激励。4.根据权利要求2所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是：所述的自然伽马模块(2)主要由三组盖格弥勒计数管组成多通道伽马射线探测器，三组计数管在G‑M安装槽中按30度排列，安装在点源聚焦发射天线(1)与点源聚焦近接收天线(3)之间仪器槽内；自然伽马高压电路采用高压稳压电源模块激励，为适配井下伽马高压坪区的变化，G‑M伽马高压电路的方波脉冲输出电压为900V，通过G‑M伽马采集电路完成采集存储，多通道伽马射线探测器的计数率结合在一起，以使统计精度最优化。5.根据权利要求1所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是：所述的数据处理模块包含主MCU、井斜、工具面测量，三维振动测量，转速测量和无线短传电路。所述的主MCU控制器控制发射和接收和计算远近天线信号的相位差和幅度比，再根据相位差和幅度比与电阻率的对应关系计算出岩层的电阻率；所述井斜用于测量钻井井斜度；所述工具面测量用于测量工具面的方位，从而确定电阻率与伽马的测量方位；三维振动测量用于记录、测量钻进过程中的振动；转速测量用于测量钻铤的转速；无线短传电路用于井下与地面的